有色金屬礦山行業(yè)是我國工業(yè)廢水排放量最大的行業(yè),有色金屬選礦廢水排放量大,污染物含量高且種類復雜,直接排放會對礦區(qū)周邊環(huán)境產(chǎn)生嚴重危害,如何合理處理選礦廢水是有色金屬礦山行業(yè)亟需解決的問題。吸附法是一種應(yīng)用廣泛的水處理方法,目前應(yīng)用的吸附劑有活性炭、樹脂等,但這些吸附劑普遍存在成本高,吸附后脫附困難,脫附有機污染物轉(zhuǎn)移,多次吸脫附回收使用后吸附效果變差等問題,工業(yè)化較難實現(xiàn)。因此,尋求一種新型綠色高效的廉價吸附劑顯得十分必要。本文以廉價易得的某工業(yè)副產(chǎn)品作為吸附劑,即CP吸附劑,利用其對選礦廢水進行吸附處理,以苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉三種選礦浮選藥劑為特征污染物,探討吸附機理。利用不同改性處理方法制備不同性質(zhì)CP吸附劑,并表征改性對CP吸附劑表面結(jié)構(gòu)及表面物理化學性質(zhì)的影響,重點研究CP吸附劑吸附選礦廢水污染物的吸附等溫線、吸附速率控制過程及熱力學函數(shù)計算等問題。CP吸附劑投加量、吸附時間、吸附劑粒度、pH等均會對吸附效果產(chǎn)生一定影響,投加量越大、吸附時間越長、吸附劑粒度越細,吸附效果越好,粒度-0.074mm吸附劑投加量為20 mg/L,恒溫密封振蕩吸附時間30 min,溫度298 K,振蕩速度150 r/min,未調(diào)節(jié)pH,此時振蕩處理后選礦廢水COD值為150.14 mg/L,去除率45.46%。酸改性對CP吸附劑有明顯的洗孔擴容作用,CP-HNO_3和CP-H_2SO_4比表面積增至15.745 m~2/g和15.433 m~2/g;此外堿改性的CP吸附劑比酸改性具有更大的比表面積,達到17.764m~2/g。酸改性使CP吸附劑表面礦物發(fā)生溶解,使得其疏水表面更多得暴露出來,提供了更多的活性位點,同時酸改性造成CP吸附劑表面酸性基團含量增加,增加了其對極性有機污染物的吸附作用,而堿改性則會中和吸附劑表面的酸性基團,不利于對極性物質(zhì)的吸附。改性后的CP吸附劑對苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉三種選礦廢水污染物吸附效果顯著提升。四種CP吸附劑對苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉的吸附行為均比較符合Freundlich模型,說明其吸附行為是以表層為主的多層吸附。此外,對于三種污染物,CP-H_2SO_4吸附效果最好,苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉最大吸附容量分別為4.77 mg/g、9.24 mg/g、2.26 mg/g。CP吸附劑對苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉三種選礦廢水污染物的吸附均較好的符合準二級動力學模型。吸附速率的控制步驟同時包含外部液膜擴散、表面擴散以及顆粒內(nèi)部擴散過程,但以表面擴散為主導作用。CP吸附劑吸附苯甲羥肟酸的活化能在15-35 kJ/mol間;吸附乙硫氮活化能在20-45 kJ/mol間;吸附油酸鈉活化能在20-33 kJ/mol間,選礦廢水污染物在CP吸附劑表面的吸附以物理吸附作用為主,反應(yīng)活化能較小,吸附比較容易進行。熱力學函數(shù)計算,苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉的△G~0都是正值,這表明CP吸附劑對選礦廢水污染物的吸附過程是熱力學非自發(fā)的,且對三種污染物來說,隨著溫度的增加,△G~0逐漸增加,△H~0為負值,說明是均為放熱反應(yīng),而△S~0為負值,說明三種選礦廢水污染物在CP吸附劑表面的吸附是一個熱力學混亂程度減少的過程。利用改性CP吸附劑處理實際選礦廢水,試驗結(jié)果與改性CP吸附劑處理模擬選礦污染廢水結(jié)果相吻合,改性能夠明顯增強CP吸附劑對選礦廢水的吸附效果,并且酸處理的改性CP吸附劑對實際選礦廢水的吸附效果更好,處理后的COD值為105.58 mg/L,去除率為61.65%。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O647.3;X753
【部分圖文】：

廠碎礦和選礦過程中，外排的廢水統(tǒng)稱為選礦廢水，所以選礦工藝中排除的廢水，還包括一定的地面沖洗水、冷卻水等等分組成[7-10]：用水，洗礦過程中產(chǎn)生的廢水，這類廢水含有大量的礦石顆物含量高，但是一般來說經(jīng)過簡單的自然沉降后該類廢水都水呈酸性時，廢水中會溶解有大量重金屬離子。用水，主要是礦石在進行破碎、篩分、中轉(zhuǎn)以及除塵等過程中類廢水也具有具體懸浮物高的特點。經(jīng)過簡單的沉降后一般藝當中。冷卻水，這類廢水主要是來自于對設(shè)備的維護過程中。廢水一是循環(huán)利用率很高，冷卻后可以直接回用到原工中。用水，此類水主要來自于礦石的浮選過程中，主要包括精礦水等。這類廢水成分最為復雜，含有較多的有毒有害物質(zhì)，直標產(chǎn)生很大影響，直接排放則對礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境帶來嚴重選礦廢水的主要來源。

構(gòu)特性包括吸附劑的比表面積、微孔體積和結(jié)構(gòu)、孔徑分布，物理吸附。物理吸附是指：當吸附質(zhì)分子遠小于、小于或約等徑時，吸附質(zhì)分子進入吸附劑表面的孔內(nèi)，從而達到吸附去除的劑的比表面積、孔徑分布等物理性質(zhì)對其吸附能力有很大的影是影響吸附容量的主要因素，這是因為分子篩的作用，當尺寸不能進入孔直徑比其小的孔內(nèi)，孔徑與吸附質(zhì)分子的關(guān)系及吸質(zhì)分子大于孔直徑時，會因為分子篩的作用，分子將無法進入的作用；質(zhì)分子約等于孔直徑時，即孔直徑與分子直徑相當，碳質(zhì)吸附強，但它僅適用于極低濃度下的吸附，因此工業(yè)應(yīng)用前景不大質(zhì)分子小于孔直徑時，在孔內(nèi)會發(fā)生毛細凝聚作用，吸附量大質(zhì)分子遠小于孔直徑時，吸附質(zhì)分子雖然易發(fā)生吸附，但也較附速度很快，而且低濃度下的吸附量小。

20圖 3-1 柿竹園東波選廠鎢、螢石段選礦工藝流程圖Figure 3-1 Shizhuyuan multi metal processing flow chart
【參考文獻】

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本文編號：2894537